[發明專利]一種多孔緩釋碳源填料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011307825.X
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112551703A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 許曉毅;吳瑋;陳佳偉;黃天寅;時和敏;丁飛;郭潔;王烽圣;姜永波;溫妍;葛丹丹
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F3/28;C02F3/32
• 代理公司: 北京盛詢知識產權代理有限公司 11901
• 代理人: 張海青

本發明公開了一種多孔緩釋碳源填料及其制備方法和應用。原料按重量百分比計包括：濕地植物3％?5％，吸附礦物質材料60％?65％，粘性材料30％?35％，造孔劑0.03％?0.05％。采用人工濕地秋冬季節枯萎或收割后的濕地植物為碳源，吸附礦物質材料為吸附材料，粘性材料為支撐材料，輔以造孔劑營造多孔狀，混合均勻后，制備成球形填料，在溫度15?25℃，濕度40?50％條件下，養護7?14天后晾干即得。本發明的多孔緩釋碳源填料強度大、釋碳穩定釋碳周期長、微生物易于附著生長，可以很好地解決可利用碳源不足的問題，穩定提高反硝化脫氮效果，環境風險小，綠色經濟。

技術領域

本發明涉及污水處理領域，特別涉及一種多孔緩釋碳源填料及其制備方法和應用。

背景技術

碳源是生物脫氮工藝中的重要因素，反硝化細菌利用有機碳作為電子供體，將硝酸鹽氮逐漸反應為氮氣以去除。但是當水體中的碳源含量不足時，通常生物反硝化進程會受到抑制，不僅脫氮效率低下，還會導致亞硝酸鹽氮累積，對水環境安全造成較大的威脅。因此需要通過投加外加碳源，來彌補這一不足。傳統的外加碳源可分為液體碳源與固體碳源。甲醇、乙酸等低分子液體碳源雖然能有效提高脫氮效果，但同時也會帶來污泥產量、處理成本的增加以及運行控制靈活性差等問題，并具有一定的毒性和安全風險。而固體碳源采用不溶于水的固體有機物作為微生物生長的載體和反硝化電子供體，實現硝酸鹽的生物反硝化，又可分為天然纖維素類固體碳源和人工合成高分子可生物降解聚合物。

目前，天然纖維素類碳源因其經濟、安全，但直接投放入水中存在著釋放不易控制、出水色度高、出水偏酸性以及材料強度不穩定等缺陷，故常與一些無機材料結合使用。已經有一些成果在實際應用中取得了一定的效果，申請號為201610929155.2的專利文件，公開了一種復生態基質顆粒包括：高滲透性多孔無機材料、無機結合料和緩釋碳源，其中緩釋碳源為玉米芯。有利于反硝化微生物的吸收利用，以提高反硝化作用效率，并可作為永久基質存在；但是，該申請案所述的生態基質顆粒所需的緩釋碳源需要進行化學預處理，操作較為繁瑣，成本較高，且不利于規模化生產。該專利中受污染河水進水TN濃度在35-50mg/L，屬于較高濃度的污染水體。需要顆粒具備較大的釋放總量與釋放速率，但當其應用于低污染濃度的水體中時，可能會導致出水COD超標等二次污染；并且，該材料是否能夠持續發揮脫氮效果以及對于微生物的促進附著生長的作用也未深入研究，關于生態基質顆粒向水體釋放的物質，是否具有環境風險也未提及。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多孔緩釋碳源填料及其制備方法和應用。采用人工濕地枯萎或收割后的濕地植物作為碳源，以沸石粉、鈣基膨潤土、高嶺土、硅藻土作為吸附材料，以普通硅酸鹽水泥、高嶺土作為支撐材料，鋁粉作為造孔劑，制備多孔緩釋碳源填料。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

本發明的技術方案之一：提供一種多孔緩釋碳源填料，原料按重量百分比計包括：濕地植物秸稈3％-5％，吸附礦物質材料60％-65％，粘性材料30％-35％，造孔劑0.03％-0.05％；其中濕地植物作為碳源，吸附礦物質材料作為吸附材料，粘性材料作為支撐材料。

優選的，所述濕地植物秸稈為菖蒲秸稈、蘆葦秸稈、水蔥秸稈、美人蕉秸稈中的一種或多種混合。

優選的，所述吸附礦物質材料為沸石粉、鈣基膨潤土、高嶺土、硅藻土中的兩種或兩種以上混合，用于降低碳源浸出液的酸度，截留碳源的色度的釋放，以降低二次污染，營造出有利于反硝化的生境條件。

優選的，所述粘性材料為普通硅酸鹽水泥、高嶺土中的一種或兩種混合，能促進填料的水化反應，改善填料的力學性能與強度。

優選的，所述造孔劑為鋁粉，可促進填料孔隙的形成。

本發明的技術方案之二：提供一種上述多孔緩釋碳源填料的制備方法，包括以下步驟：將濕地植物、吸附礦物質材料和粘性材料粉碎后，與造孔劑混合，加水造粒，養護，制得多孔緩釋碳源填料。